مواد کامپوزیتی دارای ذرات فلزی مغناطیسی

فلزات مغناطیسی و آلیاژهای فلزی دومین گروه اصلی مورد استفاده در تولید مواد کامپوزیتی است که دارای کارایی EM پیشرفته هستند. این بخش برای بررسی پیشرفت های انجام شده در زمینه ی مواد کامپوزیتی EM ارائه شده است که بر اساس فیلرهای مغناطیسی فلزی، تولید می شوند. توجه خاص در این زمینه بر روی کربونیل آهن، است. تمرکزها در ارتباط با خواص EM و کارای میرایی در گستره ی میکروویو، انواع کربونیل آهن، پایداری گرمایی و اثر غلظتی مواد کامپوزیتی تولید شده از پودرهای کربونیل آهنی است که به صورت تجاری وجود دارد.
علاوه بر این، استراتژی هایی که برای افزایش کارایی های EM این کامپوزیت ها، مورد استفاده قرار گرفته است، معرفی خواهد شد. فیلرهای فلزی مغناطیسی نانوسایز، در بخش بعدی معرفی شده اند و علاوه بر آن، سایر فیلرهای نانوسایزی که برای تولید مواد کامپوزیتی EM ، مورد استفاده قرار می گیرند، نیز معرفی شده اند. همچنین تفاوت های دیگری میان این بخش و بخش بعدی، وجود دارد. برای مثال، نانوتیوب های کربنی (CNTs) به عنوان افزودنی، می توانند خواص کامپوزیت های تولیدی از کربونیل آهن را بهبود دهند. این ضروری است که بگوییم در این مقاله، بررسی های تئوری انجام شده بر روی نفوذپذیری مغناطیسی پیچیده و نفوذپذیری مواد کامپوزیتی دارای ذرات فلزی مغناطیسی، مورد بررسی قرار گرفته است.

کربونیل آهن

پودرهای کربونیل آهن که به روش های مختلف تولید می شوند، ممکن است از لحاظ پارامترهای مختلفی مانند اندازه ی ذرات، ترکیب شیمیایی، توزیع ذرات، ضریب اتلاف هیسترزیس و... متفاوت باشند. جدیدترین تکنولوژی مورد استفاده برای تولید پودر کربونیل آهن، روش تجزیه ی گرمایی آهن پنتا کربونیل ( ) در حضور آمونیاک (در دمای 500 تا 600K) می باشد. آمونیاک برای تنظیم نسبت کربن به نیتروژن ترکیب شده با آهن مورد استفاده قرار می گیرد و با استفاده از آن، این اطمینان حاصل می شود که ذرات با شکل کروی تشکیل می شود. عدم حضور آمونیاک موجب می شود تا پودرهای عاری از کربن ایجاد شود که می تواند بر روی خواص EM آنها اثر می گذارد.
اگر چه پودرهای کربونیل آهن تجاری به صورت مستقیم با مخلوط شدن با مواد پلیمری مختلف، برای آماده سازی کامپوزیت ها، مورد استفاده قرار می گیرند، محصولات مختلفی تولید شده از مواد اولیه مختلف، دارای خواص و کارایی های EM مختلفی هستند. این مسئله به این دلیل است که خواص نهایی یک کامپوزیت به طور نزدیکی با خواص پودر مورد استفاده، در ارتباط است. فاکتورهای تعیین کننده عبارتند از ترکیب شیمیایی، مورفولوژی، اندازه ی ذرات، توزیع ذرات، پروفایل های سطحی و... . برای مثال، داشتن رسانایی الکتریکی بالای پودرهای فلزی و اندازه ی ذرات مناسب، نقش تعیین کننده ی در خواص میکروویو کامپوزیت های نهایی، دارد. اندازه ی ذرات به طور نزدیکی با عمق پوسته (δ) در ارتباط است که به صورت زیر تعریف می شود:

که در اینجا، ρ مقاومت ویژه، نفوذپذیری مغناطیسی ذاتی مواد و f فرکانس می باشد. در این زمینه، در فرکانس های میکروویو، اندازه ی ذرات باید از عمق پوسته، بیشتر نشود. مورفولوژی سطحی و هموژن بودن شیمیایی، می تواند بر روی رفتار آگلومره شدن پودرها و میزان پراکنده شدن آنها در داخل پلیمر، اثرگذار باشد. بنابراین، در عمل، نیازمند در نظر گرفتن میزان سازگاری پودر فلزی و زمینه ی پلیمری انتخاب شده، هستیم.